Hoja de Datos del LED SMD LTST-C990KRKT - Rojo AlInGaP - 20mA - 1.6-2.4V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED compacta y de alto brillo para montaje superficial (SMD). Diseñada para el montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB), este componente es ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio en una amplia gama de equipos electrónicos.

1.1 Características

• Cumple con las directivas ambientales RoHS.
• Incorpora una lente de tipo domo para una distribución de luz optimizada.
• Utiliza un chip semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) Ultra Brillante para una alta eficiencia luminosa en el espectro rojo.
• Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos estándar de colocación automática pick-and-place.
• Conforma a los contornos de encapsulado estándar de la EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).
• Diseñado para ser alimentado directamente por salidas de circuitos integrados (CI).
• Totalmente compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).

1.2 Aplicaciones

Este LED es adecuado para una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo, entre otras:

• Dispositivos de telecomunicaciones, equipos de automatización de oficinas, electrodomésticos y sistemas de control industrial.
• Retroiluminación para teclados y teclados numéricos.
• Indicadores de estado y de encendido.
• Micro-pantallas e indicadores de panel.
• Luminarias de señalización e iluminación simbólica.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los siguientes límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):62.5 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado LED puede disipar como calor sin degradarse.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):60 mA. Esta es la corriente directa pulsada máxima permitida, típicamente especificada bajo condiciones de un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que el dispositivo está diseñado para funcionar.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El rango de temperatura para almacenamiento sin operación.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, lo cual es estándar para procesos de reflujo libres de plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del dispositivo bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=20mA a menos que se indique lo contrario).

• Intensidad Luminosa (I_V):180.0 - 1120.0 mcd (milicandelas). Medida utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica (ojo humano) CIE. El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (binning).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):75 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad del valor medido en el eje central (0°). La lente de domo crea este patrón de visión amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):639 nm (típico). La longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):624.0 - 636.0 nm. Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (rojo).
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típico). El ancho de banda del espectro emitido medido a la mitad de la intensidad pico, indicando la pureza del color.
• Voltaje Directo (V_F):1.6 - 2.4 V. La caída de voltaje a través del LED cuando se alimenta a 20mA. Este rango debe considerarse para el diseño del circuito de conducción.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máximo). La corriente de fuga cuando se aplican 5V en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar consistencia en las aplicaciones, los LEDs se clasifican (binning) en función de parámetros ópticos clave.

3.1 Código de Clasificación por Intensidad Luminosa

El dispositivo se categoriza en grupos (bins) según su intensidad luminosa mínima y máxima medida a 20mA. La tolerancia dentro de cada grupo es de +/-15%.

• Grupo S:180.0 - 280.0 mcd
• Grupo T:280.0 - 450.0 mcd
• Grupo U:450.0 - 710.0 mcd
• Grupo V:710.0 - 1120.0 mcd

Seleccionar el grupo apropiado es crucial para aplicaciones que requieren brillo uniforme entre múltiples LEDs.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos (ej., Fig.1, Fig.5), el siguiente análisis se basa en los datos tabulares proporcionados y el comportamiento estándar de los LEDs.

4.1 Implicación de la Curva IV (Corriente-Voltaje)

El rango de voltaje directo (V_F) de 1.6V a 2.4V a 20mA indica la relación exponencial característica de un diodo. El V_Freal para una unidad específica dependerá de las propiedades del material semiconductor y la temperatura de la unión. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito limitador de corriente pueda acomodar este rango para mantener una corriente y, por lo tanto, un brillo consistentes.

4.2 Características de Temperatura

El rango de temperatura de operación especificado es de -30°C a +85°C. Es importante señalar que las características del LED dependen de la temperatura. Típicamente, el voltaje directo (V_F) tiene un coeficiente de temperatura negativo (disminuye al aumentar la temperatura), mientras que la intensidad luminosa también disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Una gestión térmica adecuada en la PCB es esencial para mantener el rendimiento y la longevidad, especialmente cuando se opera cerca de la corriente máxima nominal.

4.3 Distribución Espectral

Con una longitud de onda dominante entre 624nm y 636nm y un ancho medio espectral típico de 20nm, este LED emite una luz roja saturada. El espectro relativamente estrecho es característico de la tecnología AlInGaP, ofreciendo una buena pureza de color en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED cumple con un contorno de encapsulado SMD estándar. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia típica de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. La huella específica y la altura se definen en el dibujo del encapsulado, lo cual es esencial para el diseño de la PCB y las comprobaciones de espacio libre.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura sugerido (diseño de pad de cobre) para garantizar una soldadura confiable y estabilidad mecánica. Seguir esta recomendación ayuda a lograr una formación adecuada del filete de soldadura y una correcta alineación durante el proceso de reflujo.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el dispositivo, a menudo por una muesca, una marca verde o un terminal más corto dentro del encapsulado. La orientación correcta de la polaridad es crítica durante el montaje para asegurar el funcionamiento del dispositivo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo (Proceso Libre de Plomo)

El dispositivo está clasificado para soldadura por reflujo IR con una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Se sugiere un perfil de ejemplo, que incluye una etapa de precalentamiento (150-200°C hasta 120 segundos) para calentar gradualmente el conjunto y minimizar el choque térmico. El perfil debe desarrollarse de acuerdo con los estándares JEDEC y validarse con el diseño específico de la PCB y la pasta de soldar.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con un soldador de temperatura controlada ajustado a un máximo de 300°C. El tiempo de contacto con el terminal del LED no debe exceder los 3 segundos, y la soldadura debe limitarse a una sola vez por pad para evitar daños térmicos al encapsulado de epoxi y al chip semiconductor.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad (MSL 3). Cuando se almacenan en su bolsa sellada original a prueba de humedad con desecante, deben mantenerse a ≤30°C y ≤90% HR y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y 60% HR. Los componentes expuestos al aire ambiente durante más de una semana deben secarse en horno a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes del reflujo para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" durante la soldadura.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente de plástico o el material del encapsulado.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve, de 8mm de ancho, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. La cinta se sella con una cinta de cubierta para proteger los componentes. Se siguen los estándares de la industria (ANSI/EIA 481) para el espaciado y orientación de los bolsillos.

7.2 Cantidad Mínima de Pedido

La cantidad de empaque estándar es de 3000 piezas por carrete. Para cantidades restantes, está disponible un paquete mínimo de 500 piezas.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme y evitar la concentración de corriente, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada LED, incluso cuando varios LEDs estén conectados en paralelo a una fuente de voltaje (como se muestra en el "Modelo de circuito A" de la hoja de datos). No se recomienda alimentar LEDs directamente desde una fuente de voltaje sin regulación de corriente ("Modelo de circuito B"), ya que conduce a variaciones de brillo y posibles daños por sobrecorriente debido a la dispersión en V_Fde una unidad a otra.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Configuración de Corriente:Operar a o por debajo de la corriente directa continua recomendada de 20mA para una vida útil óptima. Utilice la corriente mínima que logre el brillo requerido.
• Gestión Térmica:Asegúrese de que la PCB tenga un área de cobre o vías térmicas adecuadas para disipar el calor, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o aplicaciones de alta corriente.
• Protección contra ESD:El dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas (ESD). Deben usarse controles ESD adecuados (pulseras, estaciones de trabajo conectadas a tierra) durante el manejo y montaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED rojo AlInGaP ofrece varias ventajas:

• Mayor Eficiencia y Brillo:En comparación con los LEDs rojos tradicionales de GaAsP, la tecnología AlInGaP proporciona una intensidad luminosa significativamente mayor para la misma corriente de conducción.
• Mejor Estabilidad Térmica:Los LEDs AlInGaP generalmente exhiben una menor caída de intensidad luminosa con el aumento de temperatura que algunas otras tecnologías.
• Encapsulado Estandarizado:La huella SMD estándar EIA garantiza la compatibilidad con una amplia gama de equipos de montaje automatizado y bibliotecas de diseño de PCB, reduciendo la complejidad de diseño y fabricación.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Por qué hay un rango tan amplio en la Intensidad Luminosa (180-1120 mcd)?

Este rango representa la dispersión total en toda la producción. A través del sistema de clasificación (S, T, U, V), las unidades se clasifican en grupos mucho más estrechos. Los diseñadores especifican el grupo requerido para garantizar consistencia en su aplicación.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED continuamente a 25mA?

Si bien 25mA es el límite absoluto máximo de corriente continua, para una operación confiable a largo plazo y teniendo en cuenta las condiciones térmicas reales, es aconsejable diseñar el circuito de conducción para una corriente más baja, como la condición de prueba típica de 20mA. La reducción de la corriente nominal aumenta la confiabilidad.

10.3 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico y Longitud de Onda Dominante?

La Longitud de Onda Pico (λ_P) es la longitud de onda física donde la salida espectral es más fuerte. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que define el color percibido. Para una fuente monocromática como este LED rojo, están cerca pero no necesariamente son idénticas.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel indicador de estado que requiera 5 LEDs rojos uniformemente brillantes alimentados desde una línea de 5V.

1. Selección de Grupo:Elija el Grupo U (450-710 mcd) para un brillo alto y consistente.
2. Corriente de Conducción:Objetivo de 18mA por LED para un buen equilibrio entre brillo y longevidad.
3. Cálculo de la Resistencia en Serie:Usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Para acomodar el rango de V_F(1.6V-2.4V), use el V_Fmáximo para un diseño conservador: R = (5V - 2.4V) / 0.018A ≈ 144 Ω. El valor estándar más cercano es 150 Ω. Recalculando la corriente para el V_Fmínimo: I_F= (5V - 1.6V) / 150Ω ≈ 22.7mA, que aún está dentro de un límite seguro. Por lo tanto, una resistencia de 150Ω, 1/8W en serie con cada LED es apropiada.
4. Diseño de la PCB:Coloque los LEDs y resistencias según el diseño de pads recomendado. Asegure algo de área de cobre alrededor de los pads del LED para disipación de calor.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se recombinan en la región activa (el chip de AlInGaP en este caso). Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material semiconductor (Aluminio, Indio, Galio, Fosfuro) determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo. La lente de epoxi en forma de domo sirve para proteger el chip, mejorar la extracción de luz del semiconductor y dar forma al patrón de radiación en un ángulo de visión amplio.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en la tecnología LED SMD continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), una confiabilidad mejorada y tamaños de encapsulado más pequeños que permiten diseños de mayor densidad. También hay un enfoque en tolerancias de clasificación más estrictas para el color y la intensidad para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren coincidencia de color precisa y uniformidad, como pantallas a todo color e iluminación automotriz. Además, los avances en materiales de encapsulado apuntan a proporcionar un mejor rendimiento térmico y resistencia a condiciones ambientales adversas como alta humedad y ciclos de temperatura.